對當今Python 快速發展的研究與展望

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對當今Python 快速發展的研究與展望
摘要：本文通過分析Python語言的發展曆史、設計哲學、應用領域和優缺點，分析了Pytho近年來快速發展的原因。
一、Python 簡史
Python 是由Guido van Rossum 在1989 年聖誕節期間開發的一種指令碼語言。在Python 之前，Guido 還參與設計了另一種教學語言ABC，這是一種為非專業開發人員設計的教學語言。ABC 並未獲得預想的成功，究其原因是語言的非開放性造成的，但是ABC 語言便於使用的特點還是被Python 繼承了下來。同時，Python 也受到Modula-3 的影響，Modula-3 是一種起源於Alogo-60 的語言，主要設計特點是簡單、安全和強大。Python 的第一次實現是在Mac 上，Python 也受到了Unix shell和C（起源於Alogo-60）語言的影響。Python 1.0 發布與1991 年，並沒有像java 引起巨大轟動。Python 2.0 發佈於2000 年，實現了完整的記憶體回收，而且支援Unicode。Python 社區也逐步完善，對Python 的發展和推廣起到了非常重要的作用。到2008 年，Python 3.0 正式發布，Python 已經成為一種集支援命令式程式設計、函數式編程、物件導向程式設計、面向側面的程式設計、泛型程式設計多種編程範式於一身的指令碼語言。
二、Python 的設計哲學
Python 的設計哲學是”優雅“、”明確”和”簡單”。Python 並不像C++ 或者Java 一樣靈活，這種語言希望的是“用一種方法，最好是只有一種方法來做一件事”，這種明確的設計是Python 一直所追求的。Python 比其他語言更排斥複雜靈活的代碼風格，( 比如Perl) 反而提倡嚴謹，簡單的編寫代碼。Python 是簡單的，用Python 寫的程式更像是一些虛擬碼，易於閱讀也易於編寫。Python 是高度可擴充的，排斥將大量的特性和功能都整合到語言核心，而是把這種工作留給外部庫實現。開發人員使用Python 時並不需要關心太多的文法細節，這樣就可以將精力放在程式本身的架構上，從而更為優雅的參與設計。
三、Python 的應用領域
Python 的應用範圍很廣，遍及幾乎所有的程式設計領域，是一種名副其實“膠水語言”。Python 在GUI，web 架構，系統編程，自然語言處理領域都有應用。特別的，python 在
網頁爬蟲、資料採礦、科學計算、機器學習等領域已經取得了不可替代的作用。網路爬蟲：大部分的爬蟲都是使用Python 實現的。Python 原生的urllib 簡單易用。Scrapy 更為強大，和rq/queue結合使用可以很容易地構造一個分布式的爬蟲。資料採礦和科學計算：Python 已經成為資料採礦領域的主力語言，形成了科學計算生態系統。包括數值計算庫SciPy、符號計算庫，SymPy、繪圖庫Matplotlib 和各種scikit項目（機器學習、統計建模、影像處理資料分析）。這些庫提供了一個強大嚴謹簡單的數學環境。

 

四、Python 的劣勢與補充
Python 是一種表述清晰的語言，它的文法被有意地設計得極為嚴格，例如強制縮排規則，從而使得任何不符合好的編程習慣的代碼都不能通過編譯。簡而言之，Python 對設計
人員的限制太強，學習初期可能會有一點不適應。略微強制的語言規範，也使得Python 的代碼一般很清晰，更易於團隊合作，更適應於社會化編程。作為一種動態語言，Python 的效能一直為人所詬病。實際上，Python 的執行與一般指令碼語言還是有很大的區別的。Python 也有自己的Python Virtual Machine，.py 檔案會被先編譯成Python 的byte code，再通過虛擬機器執行。Byte code 在Python 虛擬機器裡對應的是PyCodeObject 對象。載入模組時，模組對應的PyCodeObject 對象就被寫入了.pyc 檔案，整個虛擬機器類比x86 上程式的執行。這種執行方式比一般的虛擬機器如JVM 更為進階、靈活和抽象，與此同時帶來的就是效能的下降。解決的方案也有很多。第一、在大多數場合Python 作為一種“膠水語言”，開發人員更願意盡量使用簡單的語言進行快速反覆式開發法，在效能要求比較高的地方換用其他編譯型語言。Python 並不提倡過早的最佳化，只是在程式的效能瓶頸上做出及時的最佳化就是足夠的。第二、程式本事的效能低下的影響並沒有大多數人想象的那樣嚴重，與I/O 操作和網路等待相比，這一段時間常常可以忽略。多數情況下，開發人員的效率遠比機器的效率更為重要。第三、通過依靠Cython、Numba 和Pypy，還有llvmpy、pyston、PyCUDA 等等編譯階
段的最佳化工具，Python 等效能也能做一個很大的提升。
當然，Python 也有一些其他的缺點，比如很容易被反編譯，可能不適合於大型的商業項目。社區沒有Ruby 統一，類的命名比較混亂。然而這些缺點並沒有帶來太多的問題，隨著Python 的進一步發展，在可以預見的未來這些問題必將解決。
五、結論
自Python1989 年誕生至今，它逐漸被廣泛應用於處理系統營運，web 開發和資料採礦機器學習等領域。Python 的簡單易學和強大的功能使得它目前已經成為了最流行的編程語
言之一，眾多國外大學都已經將Python 作為CS 專業學生的第一門語言。在市場上，Python 目前在程式設計語言熱門排行榜上已經佔到第五位，成為了很多公司的主力開發語言。Google，dropbox 公司對Python 進行了大力的推廣，微軟也把Python納入.net 平台，國外的YouTube、Instagram，國內的知乎、豆瓣和果殼等網站等都是由Python 構建的。在可以見的未來，Python 必將成為一種通用而強大的語言。

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